KR20220027148A

KR20220027148A - 케이블을 라우팅하기 위한 보강 부품, 뿐만 아니라 이러한 보강 부품을 포함하는 차량 구성요소, 및 이러한 차량 구성요소를 포함하는 차량

Info

Publication number: KR20220027148A
Application number: KR1020227000437A
Authority: KR
Inventors: 데이비 윌헬무스 애나 브랜즈; 일로나 마리아 프랑소와 그론드-순스
Original assignee: 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2020-06-05
Publication date: 2022-03-07
Also published as: US20220203907A1; EP3980284A1; WO2020245362A1; US11951916B2; CN113924221A; EP3980284B1; CN113924221B

Abstract

본 발명은 차량 구성요소를 보강하기 위한 보강 부품(1)에 관한 것이고, 보강 부품(1)은 리브형태 구조(5)의 벽을 에워싸는 구조벽(3)을 포함하고, 보강 부품은, 제1 하중 부분이 통과하는 것을 가능하게 하는 제1 측면 영역(6), 및 제2 하중 부분이 통과하는 것을 가능하게 하는 제2 측면 영역(7)을 갖고, 여기서 제1 하중 부분은 가장 큰 하중 부분을 나타내고, 제2 측면 영역에서, 리브형태 구조의 벽에는 컷아웃(8)이 제공되고, 제2 측면 영역에서의 구조벽은 컷아웃의 윤곽(9)을 적어도 부분적으로 커버하도록 형상화되고, 연속적으로 형상화된 컷아웃(10)은 케이블류(11)를 위해 구조벽에 형성되는 반면, 제1 측면 영역에서의 리브형태 구조의 벽에는 컷아웃이 없는 것을 특징으로 한다.

Description

케이블을 라우팅하기 위한 보강 부품, 뿐만 아니라 이러한 보강 부품을 포함하는 차량 구성요소, 및 이러한 차량 구성요소를 포함하는 차량

본 발명의 주제는, 자동차 구성요소를 보강하기 위한 보강 부품, 예를 들어 복합 보강 부품 또는 사출 성형된 부품, 뿐만 아니라 이러한 보강 부품을 포함하는 차량 구성요소, 및 이러한 자동차 구성요소를 포함하는 차량에 관한 것이다.

이러한 보강 부품은 예를 들어 WO 2018/100146 A1에 공지되어 있으며, 이는 테일게이트의 캐리어 프레임을 형성하는 열가소성 내부 구조, 및 캐리어 프레임을 보강하기 위해 적어도 하나의 복합 보강 부품을 포함하는 차량용 하이브리드 테일게이트를 개시하고, 여기서 보강 부품은 제1 표면에서 열가소성 내부 구조에 연결되고, 보강 부품은 테일게이트의 윈도우 글레이징 부품용 테일게이트 윈도우 개구를 에워싸는 내부 구조에 연속적 하중 경로를 형성한다. 리브형태는 복합 보강 부품의 구조적 강성 및 강도를 향상시키기 위해 적용된다.

전술한 보강 부품의 문제점은, 예를 들어 조명 장치, 라디오, LIDAR(Light Detection And Ranging 또는 Laser Imaging Detection And Ranging), 레이더 등을 위한 케이블류(cabling), 예를 들어 전기 와이어링 또는 와이어링 룸(wiring loom)이 보강 부품을 통해 라우팅되어야 할 수 있다는 것이다. 일반적으로, 이는 케이블류를 수용하기 위한 연속적인 리세스 또는 그루브를 생성하기 위해 리브형태 구조의 상단에 애퍼처를 형성함으로써 수행되며, 그로 인해 부품에서 복합 리브형태의 효율성은 당연히 저하한다. 대개, 가장 중요한 하중 지탱 구역이 절단되고, 그로 인해 전체적으로 리브형태 구조 및 보강 부품의 하중 지탱 능력은 심각하게 감소한다.

따라서 본 발명의 주제의 목표는 전술한 바와 같이, 보강 부품을 통해 케이블류를 라우팅할 때, 리브형태 구조 및 보강 부품의 하중 지탱 능력에서의 감소가 방지되거나 적어도 최소로 유지되는, 차량 구성요소를 보강하기 위한 보강 부품을 제공하는 것이다.

이와 관련하여, 본 발명의 주제에 따른 보강 부품은 보강 부품의 종축을 따라 연장되는 구조벽을 포함하고, 여기서 구조벽은 보강 부품의 구조적 강도를 지지하기 위해 리브형태 구조의 벽을 적어도 부분적으로 에워싸고, 보강 부품은, 단면을 보았을 때, 제1 하중 부분이 통과하는 것을 가능하게 하도록 구성된 제1 측면 영역, 및 제2 하중 부분이 통과하는 것을 가능하게 하도록 구성된 제2 측면 영역을 갖고, 제1 하중 부분은 단면에서 발생하는 가장 큰 하중 부분을 나타내며, 리브형태 구조는 적어도 제1 측면 영역 및 제2 측면 영역에 제공되고, 제2 측면 영역에서, 종축을 따라 보았을 때, 리브형태 구조의 벽에는 애퍼처가 제공되고, 제2 측면 영역에서의 구조벽은 연속적으로 형상화된 애퍼처가 케이블류를 라우팅하기 위해 구조벽에 형성되는 방식으로, 애퍼처의 윤곽을 적어도 부분적으로 커버하고 선택적으로 따르도록 형상화되는 반면, 제1 측면 영역에서의 리브형태 구조의 벽에는 제1 측면 영역에서의 리브형태 구조를 온전하게 유지하기 위해 애퍼처가 없다.

제1 측면 영역(가장 큰 하중 부분이 전달되어야 하는 곳) 대신에 제2 측면 영역(전달되어야 하는 하중 부분이 보다 작은 곳)에 애퍼처를 제공함에 따라, 리브형태 구조 및 보강 부품의 하중 지탱 성능이 실질적으로 향상된다. 특히 굽힘 하중 거동뿐만 아니라 비틀림 하중 거동이 급격히 개선된다. 물론, 얻어질 이익의 정도는 보강 부품의 실제 설계(기하학적 형상, 사용된 재료)에 좌우된다.

그러나, 본 발명자는, 제2 측면 영역에서, 구조벽 자체가 절단되지 않아야 하거나 단지 부분적으로 절단되어야 하며, 구조벽이 케이블류를 라우팅 또는 수용하기 위한 연속적으로 형상화된 애퍼처, 리세스 또는 그루브를 형성하도록 애퍼처의 윤곽을 적어도 부분적으로 커버하고 선택적으로 따르도록 형상화되어야 한다는 것을 발견하였다. 구조벽 자체가 절단되면, 예를 들어, 연속적인 절단이 종축을 따라 길이 방향으로 이루어지면(그에 따라, 단면을 보았을 때, 구조벽은 불연속적이게 됨), 전체적으로 리브형태 구조 및 보강 부품의 하중 지탱 성능은 종래 기술의 보강 부품보다 실제로 더 나빠질 것이고, 여기서 애퍼처는 제1 측면 영역에 만들어진다. 그러나, 본 발명의 주제에 따르면, 구조벽의 부분적인 애퍼처는 여전히 종래 기술의 보강 부품에 비해, 기계적 강성도(stiffness)의 실질적 개선을 야기한다. 선택적으로, 이러한 부분적인 애퍼처는 (종방향으로 보았을 때) 중실 부분과 교호하는 애퍼처 부분을 포함한다. 선택적으로, 중실 부분은 리브형태 구조가 보강 부품의 측면 영역에서 구조벽과 접촉하는 구역과 일치한다. 선택적으로, 애퍼처 부분의 표면적은 구조벽의 표면적의 40 내지 60%, 예를 들어 50%이다.

"애퍼처"는 또한 유사한 방식으로 리브형태 구조 및/또는 구조벽의 구조적 무결성을 해치는 다른 특징부, 예를 들어 절단부, 구멍, 그루브 또는 리세스(또는 기본적으로 상당한 양의 재료를 제거하는 임의의 다른 방식)와 관련될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, "측면 영역"은 종축(X)을 따라 보았을 때, 보강 부품의 임의의 측방향 경계를 지칭한다. "상단 측", "바닥 측", "좌측", "우측" 등과 같은 표현은 "측면 영역"이라는 일반적인 표현에 의해 포괄되는 것으로 의도된다.

구현예에 따르면, 제2 하중 부분은 보강 부품의 최적의 굽힘 및 비틀림 거동을 가능하게 하기 위해 단면에서 발생하는 가장 작은 하중 부분을 나타낸다.

구현예는 또한 전술한 보강 부품에 관한 것이고, 여기서, 단면을 보았을 때, 구조벽은 개방된 측면을 갖고, 제1 측면 영역은 개방된 측면을 포함하고, 개방된 측면에서 리브형태 구조의 벽에는 애퍼처가 없다. 개방된 측면은, 제1 측면 영역의 구조적 강성을 그곳의 리브형태 구조를 약화시키지 않음으로써 온전하게 유지하면서, 구조벽이 보다 가벼워지는 것을 가능하게 하고, 추가로 설계자는 보다 큰 설계상의 유연성을 갖게 된다. 즉, 보강 부품은 리브형태 구조가 노출되는 개방된 측면을 갖는다.

선택적으로, 그 안의 구조벽은 베이스 또는 상단 벽, 및 상단 벽에 연결된 측벽을 포함하고, 상단 벽 및 측벽은 리브형태 구조를 에워싸고, 여기서 제2 측면 영역은 상단 벽 및/또는 측벽 중 적어도 하나에 위치한다. 따라서, 최적의 구조적 강성을 갖는 빔 등을 생성할 수 있다.

선택적으로, 그 안의 구조벽은 상단, 및 상단에 연결된 레그를 포함하는 U-형상을 가지며, 레그는 구조벽의 측벽을 형성하고 상단은 구조벽의 상단 벽을 형성한다. 이러한 U-형상의 빔은, 예를 들어 레그의 자유 단부에 배열된 플랜지를 통해 차량 구성요소를 보강하기 위해 차량 구성요소에 용이하게 연결 또는 부착될 수 있다.

구현예는 또한 전술한 보강 부품에 관한 것이고, 여기서 제1 측면 영역에서의 리브형태 구조의 벽은 제1 측면 영역에서 하중을 전달하는 리브형태 구조에 의해 이루어진 기여를 심지어 추가로 증폭시키도록 제2 측면 영역에서의 리브형태 구조의 벽보다 더 큰 두께를 갖는다.

구현예는 전술한 보강 부품에 관한 것이고, 여기서 리브형태 구조는 교차-리브형태 구조를 포함하고, 교차-리브형태 구조의 벽은 서로에 대해 비스듬히, 예를 들어 0°보다 크게 최대 90°(예를 들어 90°를 포함함), 선택적으로 20° 내지 70°, 또는 30 내지 60°의 각도로 배열되고, 그에 따라 다양한 방향으로 다양한 타입의 최적의 하중 전달이 달성된다.

선택적으로, 애퍼처는 애퍼처 주위의 바람직하지 않은 응력 집중을 방지하고, 그에 따라 하중 지탱 능력을 최적화하도록, 부분적으로 원형, 난형 또는 타원형 형상을 갖는다. 또한, 부분적으로 원형, 난형 또는 타원형인 형상은, 연속적인 애퍼처에 배열된 케이블류, 와이어링 등이, 예를 들어 차량 이동으로 인해, 사용 중 손상되는 것을 방지한다.

애퍼처의 종축을 따라 보았을 때, 10 내지 30 mm, 선택적으로 15 내지 25 mm, 또는 20 mm의 애퍼처의 폭 및/또는 10 내지 20 mm, 또는 15 mm의 애퍼처의 높이는, 실제로, 한편으로는 (연속적으로 형상화된) 애퍼처에 배열될 수 있는 케이블류의 체적과, 다른 한편으로는 제2 측면 영역의 구조적 강성과의 사이에 큰 밸런스를 제공할 수 있다는 것이 발견되었다.

구조벽은 선택적으로 1 내지 6 mm, 예를 들어 2 내지 4 mm, 또는 3 mm의 두께를 갖는다.

본 발명의 주제의 또 다른 양태는 연속적으로 형상화된 애퍼처에 배열된 케이블류, 와이어링, 도관 재료(ducting) 등을 포함하는 전술한 보강 부품에 관한 것이다.

본 발명의 주제의 또 다른 양태는 전술한 보강 부품을 포함하는 차량 구성요소에 관한 것이다.

차량 구성요소는, 예를 들어 테일게이트, 프론트 엔드 모듈 또는 도어 모듈일 수 있다.

본 발명의 주제의 또 다른 양태는 전술한 차량 구성요소를 포함하는 차량에 관한 것이다.

본 발명의 주제물의 일 양태는 차량 구성요소를 보강하고 와이어링 룸을 지지하기 위한 장치를 제공하고, 장치는 채널 개구를 갖는 채널을 규정하는 구조벽을 포함하고, 구조벽은 채널을 규정하는 내부 표면 및 외부 표면을 갖는다. 장치 또는 보강 구성요소는 와이어 룸(wire loom) 모듈 또는 도어 패널 모듈의 일부를 형성할 수 있다. 일 양태에서, 보강 구성요소는 채널에 배치되고 채널에 커플링되는 리브형태 구조를 포함할 수 있고, 그에 따라 채널은 개방되고 리브형태 구조는 노출되며, 여기서 리브형태 구조는 구조벽의 강성을 증가시키도록 구성된다. 일 양태에서, 구조벽의 외부 표면의 일부는 외부 표면 내로 설정된 와이어링 룸 채널에 의해 차단되는 곡선적 평면을 규정하고, 와이어링 룸 채널은 세장형의 평탄한 표면을 형성하고 와이어링 룸을 수용하도록 크기설정된 공동을 규정하도록, 리브형태 구조의 복수의 리브를 가로질러 연장되는 구조벽의 재료로 형성된다. 본 개시의 일 양태에서, 리브형태 구조는 채널 개구에 의해 규정되는 평면과 적어도 부분적으로 만나도록 채널의 바닥으로부터 연장되고, 그에 따라 리브형태 구조의 격자의 개구가 채널 개구를 통해 노출된다.

일 양태에서, 구조벽은 상단 벽, 상단 벽에 커플링되고 상단 벽으로부터 멀리 연장되는 제1 측벽, 및 제1 측벽 반대편의, 상단 벽에 커플링되는 제2 측벽을 포함하고, 제2 측벽은 상단 벽으로부터 멀리 연장되고, 여기서 상단 벽, 제1 측벽 및 제2 측벽은 채널을 규정하고, 채널은 리브형태 구조를 감싸며, 와이어링 룸 채널은 상단 벽, 제1 측벽 및 제2 측벽 중 하나에 배치된다. 일 양태에서, 와이어링 룸 채널은 상단 벽에 배치된다. 일 양태에서, 와이어링 룸 채널은 제2 측벽에 배치된다.

일 양태에서, 와이어 룸 채널은 복수의 애퍼처를 규정한다. 애퍼처 중 적어도 하나는 패스너를 수용하도록 크기설정된다. 일 양태에서, 패스너는 크리스마스 트리, 집 타이(zip tie), 스냅, 및 클립을 포함하는 그룹 중 하나이다. 일 양태에서, 애퍼처는 부분적으로 원형, 난형 또는 타원형 형상을 갖는다. 일 양태에서, 차량 구성요소의 종축을 따라 보았을 때, 애퍼처는 10 내지 30 mm, 바람직하게는 15 내지 25 mm, 보다 바람직하게는 20 mm이고/이거나, 폭에 수직인 애퍼처의 높이는 10 내지 20 mm, 바람직하게는 15 mm이다.

본 발명의 주제의 일 양태에서, 구조벽은 1 내지 6 mm, 예를 들어 2 내지 4 mm, 바람직하게는 3 mm의 두께를 갖는다. 일 양태에서, 구조벽은 금속 및 플라스틱 중 적어도 하나로 형성된다. 일 양태에서, 구조벽은 폴리프로필렌으로 형성된다. 일 양태에서, 리브형태 구조는 금속 및 플라스틱 중 적어도 하나로 형성된다. 일 양태에서, 구조벽은 폴리프로필렌으로 형성된다. 일 양태에서, 구조벽 및 리브형태 구조는 모놀리식 폴리프로필렌으로 형성된다. 일 양태에서, 리브형태 구조는 채널 개구 근처에서 보다 두꺼울 수 있다. 일 양태에서, 리브형태 구조는 교차-리브형태 구조를 포함하고, 여기서 교차-리브형태 구조의 벽은 0도보다 크게 최대 90도, 바람직하게는 20도 내지 70도, 보다 바람직하게는 30도 내지 60도의 각도로 서로에 대해 배열된다.

이하에서, 본 발명의 주제는 본 발명의 주제에 따른 보강 부품의 예시적인 구현예 및 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 보강 부품을 포함하는 차량 구성요소를 갖는 차량의 개략도를 도시하고;
도 3 내지 도 5는 상단 애퍼처를 갖는 종래 기술의 보강 부품을 도시하고;
도 6은 바닥 애퍼처를 갖는, 본 발명의 주제에 따른 보강 부품의 예시적인 구현예의 개략적인 사시도를 도시하고;
도 7은 도 6에 따른 보강 부품의 단면도를 도시하고;
도 8은 측면 애퍼처를 갖는, 본 발명의 주제에 따른 보강 부품의 예시적인 구현예의 개략적인 사시도를 도시하고;
도 9는 도 8에 따른 보강 부품의 단면도를 도시하고;
도 10은 부분적인 측면 애퍼처를 갖는, 본 발명의 주제에 따른 보강 부품의 예시적인 구현예의 개략적인 사시도를 도시하고;
도 11은 몇몇 부하 조건에 대한, 빔 형상 보강 부품의 몇몇 애퍼처 구성에 대한 상대 강성도의 제1 비교예를 도시하고;
도 12는 몇몇 부하 조건에 대한, 빔 형상 보강 부품의 몇몇 애퍼처 구성에 대한 상대 강성도의 제2 비교예를 도시한다.

도 1 내지 도 11은 함께 논의될 것이다. 도 1은, 예를 들어 본 발명의 주제(도 6 내지 도 10)에 따른, 보강 부품(1)을 포함하는 차량 구성요소(2)가 제공된 차량(18)의 일부를 도시한다. 차량 구성요소(2)는 도 1에 도시된 바와 같이 테일게이트(19)에 의해 형성될 수 있지만, 또한 보강 리브를 갖는 열가소성 수지로 제조된 도어 및 측면 패널(도시되지 않음)과 같은 다른 차량 구성요소에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 고부하 구역 부근에서 이러한 보강 부품(1)의 최적의 사용은 차량 중량을 상당히 감소시킨다. 보강 부품(1)은, 예를 들어 사출 성형, 오버몰딩, 또는 용접 또는 글루잉에 의한 접착에 의해 차량 구성요소(2)에 통합될 수 있다. 보강 부품(1)은 매트릭스 재료에 매립된 연속 섬유를 구비한 열가소성 매트릭스 재료를 갖는 복합 테이프의 층을 갖는 복합 재료 적층부를 포함할 수 있다. 매트릭스 재료는 폴리올레핀과 같은 열가소성 재료인 것이 바람직하다.

차량 구성요소는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT); 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS); 폴리카보네이트; 폴리카보네이트/PET 블렌드; 폴리카보네이트/ABS 블렌드; 아크릴-스티렌-아크릴로니트릴(ASA); 페닐렌 에테르 수지; 폴리페닐렌 에테르/폴리아미드의 블렌드; 폴리카보네이트/폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)/폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)의 블렌드; 폴리아미드; 페닐렌 설파이드 수지; 폴리비닐 클로라이드 PVC; (내충격성) 폴리스티렌; 폴리프로필렌(PP), 발포 폴리프로필렌(EPP) 또는 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀; 폴리실록산; 폴리우레탄 및 열가소성 올레핀(TPO), 뿐만 아니라 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 차량 구성요소는 특히 상기 목록 중 섬유 충전된 열가소성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 섬유-충전된 폴리올레핀이 사용될 수 있다. 섬유 재료는 유리 섬유, 긴 탄소 섬유 또는 짧은 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 또는 임의의 플라스틱 섬유를 포함할 수 있다. 특히, 장유리 섬유 충전된 폴리프로필렌이 사용될 수 있다. 장섬유는 3 mm 이상의 초기(예를 들어 사전-성형) 길이를 갖는 섬유로 규정된다. 국제 특허 공개 WO 2018/100146 A1에는 보강 부품(1)을 제작하기 위한 추가의 유리한 기법 및 재료가 개시되어 있다.

일반적으로 말하면, 도 2 내지 도 5는 보강 부품(1)의 종축(X)을 따라 연장되는 구조벽(3)을 포함하는, 차량 구성요소(2)를 보강하기 위한 복합 또는 사출 성형된 보강 부품(1)과 같은 종래 기술의 세장형 빔형 보강 부품(1)을 도시한다. 보강 부품(1)은 장유리 섬유 보강된 PP(PP-LGF)로 제조될 수 있다. 구조벽(3)은 보강 부품(1)의 구조적 강도를 제공하기 위한 리브형태 구조(5)의 벽(4)을 적어도 부분적으로 에워싸고, 리브형태 구조(5)의 벽(4)은 제1 측면 영역(6)에 대해 수직 방향으로, 예를 들어 상단 측에 수직으로 연장된다. 구조벽(3)은 부착 목적을 위해 하나 이상의 플랜지(20)를 포함할 수 있다.

보강 부품(1)은 단면을 보았을 때, (그 의도된 사용 동안) 제1 하중 부분이 통과하는 것을 가능하게 하도록 구성된 제1 측면 영역(6), 및 제2 하중 부분이 통과하는 것을 가능하게 하도록 구성된 제2 측면 영역(7)을 갖는다. 제1 하중 부분은 (예를 들어, 사용 동안 의도된 부하 조건에 대해) 단면에서 발생하는 가장 큰 하중 부분을 나타낸다. 리브형태 구조(5)는 적어도 제1 측면 영역(6) 및 제2 측면 영역(7)에 제공된다. 리브형태 구조(5)는 교차-리브형태 구조(17)를 포함할 수 있고, 여기서 교차-리브형태 구조(17)의 벽(4)은 서로에 대해 비스듬히, 예를 들어 0°보다 크게 최대 90°, 선택적으로 20° 내지 70°, 또는 30 내지 60°의 각도로 배열된다. 그러나, 이는 리브형태 구조(5)의 특정 설계에 좌우된다.

예를 들어, 차량 구성요소(2), 예를 들어 조명 장치, 라디오 등을 통해 케이블류(11) 또는 와이어링(11)을 배열할 때, 와이어링(11)이 통과하는 다양한 구성요소에, 예를 들어 보강 부품(1)에도 공간이 생성될 필요가 있다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 일반적으로 이는 접근하기 용이한 보강 부품(1)의 상단, 예를 들어 가시적인 부분의 제1 측면 영역(6)에서 행해진다. 그러나, 케이블류 또는 와이어링(11)을 수용하기 위한 연속적인 애퍼처(10)를 형성하기 위해 리브형태 구조(5)의 보강 리브(4) 또는 벽(4)의 상단에 애퍼처(8)를 만드는 것은 이러한 리브형태의 효율성을 감소시킬 수 있고 보강 부품(1)의 비틀림 강성도 및 굽힘 강성도를 감소시킬 수 있다.

도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 주제에 따르면, 종축(X)을 따라 보았을 때, 리브형태 구조(5)의 벽(4)에는, 제2 측면 영역(7)에서, 예를 들어 제1 측면 영역(6)보다 작은 부하(예를 들어, 각각의 단면에서 가장 작은 부하)를 갖는 측면 영역(7)에서 애퍼처(8)가 제공된다. 제2 측면 영역(7)에서의 구조벽(3)은 연속적인 애퍼처(10)가 (예를 들어, 종축(X)을 따라) 케이블류(11)를 라우팅하기 위해 구조벽(3)에 형성되는 방식으로, 애퍼처(8)의 윤곽(9)을 커버하고 선택적으로 따르도록 형상화된다. 제1 측면 영역(6)에서의 리브형태 구조(5)의 벽(4)에는, 제1 측면 영역(6)에서의 리브형태 구조(5)를 가능한 한 온전하게 유지하기 위해, 제1 측면 영역(6)에서의 리브형태 구조(5)의 구조적 무결성을 손상시키는 이러한 애퍼처(8) 또는 유사한 특징부가 없다.

도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 구조벽(3)은 개방된(상단) 측면(12)을 가질 수 있고, 제1 측면 영역(6)은 개방된 측면(12)을 포함한다. 구조벽(3)은 채널 개구(38)를 갖는 채널(40)을 규정할 수 있다. 구조벽(3)은 내부 표면(32) 및 외부 표면(34)을 가질 수 있다. 리브형태 구조(5)는 채널(40)에 배치될 수 있고, 구조벽에 커플링될 수 있고, 그에 따라 채널은 개방되고 리브형태 구조는 노출되며, 여기서 리브형태 구조는 구조벽의 강성을 증가시키도록 구성된다. 구조벽(3)의 외부 표면(34)의 일부는 외부 표면 내로 설정된 와이어링 룸 채널(36)에 의해 차단되는 곡선적 평면을 규정할 수 있고, 와이어링 룸 채널(36)은 세장형의 평탄한 표면을 형성하고 와이어링 룸(11)을 수용하도록 크기설정된 공동을 규정하도록, 리브형태 구조의 복수의 리브를 가로질러 연장되는 구조벽의 재료로 형성된다.

개방된 측면(12)에서 리브형태 구조(5)의 벽(4)에는 리브형태 구조(5)를 그곳에서 온전하게 유지하기 위해 애퍼처(8)가 없다. 구조벽(3)은 상단(15), 및 상단(15)에 연결된 레그(16)를 포함하는 U-형상(리브형태 구조(5)를 에워쌈)을 가질 수 있고, 레그(16)는 구조벽(3)의 측벽(14)을 형성하고 상단(15)은 구조벽(3)의 상단 벽(13)을 형성한다.

제1 측면 영역(6)에서의 리브형태 구조(5)의 벽(4)은 선택적으로 제2 측면 영역(7)에서의 리브형태 구조(5)의 벽(4)보다 큰 두께를 갖는다.

유리하게는, 애퍼처(8)는 불규칙하거나 거친 에지로 인한 케이블류(11)의 손상 및 그에 대한 응력 집중의 발생을 방지하기 위해, 도 7 및 도 9에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 부분적으로 원형, 난형 또는 타원형 형상을 갖는다. 애퍼처(8)의 폭(W)은 10 내지 30 mm, 선택적으로 15 내지 25 mm, 또는 20 mm에 달할 수 있다. 애퍼처의 높이(H)는 예를 들어 10 내지 20 mm, 또는 15 mm에 달할 수 있다. 리브형태 구조(5)의 벽(4)은 1 내지 3 mm, 또는 2 mm의 두께를 가질 수 있다. 구조벽(3)은 2 내지 4 mm, 또는 3 mm의 두께를 가질 수 있다. 그러나 이는 보강 부품(1)의 특정 설계에 좌우된다. 애퍼처는 패스너를 장착하기 위한 장소를 제공할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 부분적인 애퍼처는 구조벽(3)에 만들어져 있다. 선택적으로, 도 10에 도시된 바와 같이 이러한 부분적인 애퍼처는 (종방향(X)으로 보았을 때) 중실 부분(22)과 교호하는 애퍼처 부분(21)을 포함한다. 선택적으로, 중실 부분(22)은 리브형태 구조(5)가 보강 부품(1)의 측면 영역(7)에서 구조벽(3)과 접촉하는 구역과 일치한다. 선택적으로, 애퍼처 부분(21)의 표면적은 구조벽(3)의 표면적의 40 내지 60%, 예를 들어 50%이다. 애퍼처는 패스너(42)를 수용하도록 크기설정될 수 있다.

비교예:

도 11 및 도 12는 몇몇 부하 조건에 대한, 예시적인 빔 형상 보강 부품(1)의 몇몇 애퍼처 구성에 대한 상대 강성도의 비교(시뮬레이션)를 도시한다.

도 11의 제1 비교예에서, 빔은 70 mm의 높이 및 60 mm의 폭을 갖는다.

도 12의 제2 비교예에서, 빔은 40 mm의 높이 및 60 mm의 폭을 갖는다.

두 빔 모두에 사용되는 재료는 1.22 그램/cm³의 밀도, 3092 Mpa의 영률, 0.34의 포아송 비를 갖는 SABIC® STAMAXTM 40YM240이다. 이들 특성은 준-정적 인장 속도(quasi-static tensile rate) 하에 85℃에서 얻어졌다. 사용되는 소프트웨어는 Abaqus Standard V2016이다. 시뮬레이션된 재료는 선형 탄성 재료(위에서 언급된 파라미터를 가짐)이다.

각각 좌측에서 우측으로 다음과 같은 부하 조건이 도시된다:

"단순한 제한된 굽힘";

"제한된 굽힘";

"비틀림 없음"; 및

"제한된 비틀림".

"단순한 제한된 굽힘" 부하 조건에서, 빔은 빔의 대향 단부 리브에서(DOF 2, 3) 그리고 빔의 길이의 중간인 중앙 리브에서(DOF 1) (아래로부터) 간단히 지지된다. 1000 N의 하향력이 중앙 리브에 인가된다.

완전성을 기하기 위해, "DOF"는 물리적 또는 기계적 시스템의 상태를 설명하는 데 일반적으로 사용되는 "자유도"를 의미하며, DOF 1, 2 및 3은 각각 X-, Y- 및 Z-축을 따른 병진운동을 의미하고, DOF 4, 5 및 6은 각각 X-, Y- 및 Z-축 주위에서의 회전을 의미한다.

"제한된 굽힘" 부하 조건에서, 빔은 빔의 대향 단부 리브에서(DOF 1 내지 6) 완전히 고정되지만, 중앙 리브에서는 고정되지 않는다. 다시, 1000 N의 하향력이 중앙 리브에 인가된다.

"비틀림 없음" 부하 조건에서, 빔은 빔의 일 단부에서(DOF 1 내지 6) 고정된다. 10 Nm의 토크가 (종축(X) 주위에서) 빔의 대향 단부에 인가된다.

"제한된 비틀림" 부하 조건에서, 빔은 빔의 일 단부에서(DOF 1 내지 6) 다시 고정된다. 다시, 10 Nm의 토크가 (종축(X) 주위에서) 빔의 대향 단부에 인가된다. 빔의 대향 단부는 이제 (DOF 2, 3, 5, 6)에도 불구하고 고정된다.

또한, 굽힘 하중에 대해, 하중이 인가되는 보강 부품의 바닥에서의 기준 노드의 변위가 나타난다는 것에 주목해야 한다. 비틀림 하중에 대해, 모멘트가 인가되는 기준 노드의 각 회전(angular rotation)이 나타나 있다.

도 11 및 도 12에서:

S1은 상단 애퍼처를 갖는 상대 강성도 시뮬레이션(예를 들어, 종래 기술의 빔)을 나타내고;

S2는 바닥 애퍼처 및 구조벽 애퍼처를 갖는 상대적인 시뮬레이션을 나타내며, 예를 들어, 리브형태 구조의 애퍼처는 구조벽에 의해 커버되지 않은 채로 남아있고;

S3은 (예를 들어, 본 발명의 주제에 따른) 바닥 애퍼처 및 온전한 구조벽을 갖는 상대 강성도 시뮬레이션을 나타내고;

S4는 (예를 들어, 본 발명의 주제에 따른) 바닥 애퍼처 및 부분적으로 온전한 구조벽을 갖는 상대 강성도 시뮬레이션을 나타내며, 여기서 구조벽 표면적의 50%는 애퍼처이고;

S5는 측면 애퍼처 및 구조벽 애퍼처를 갖는 상대 강성도 시뮬레이션을 나타내고;

S6은 (예를 들어, 본 발명의 주제에 따른) 측면 애퍼처 및 온전한 구조벽을 갖는 상대 강성도 시뮬레이션을 나타낸다.

S7은 (예를 들어, 본 발명의 주제에 따른) 측면 애퍼처 및 부분적으로 온전한 구조벽을 갖는 상대 강성도 시뮬레이션을 나타내며, 여기서 구조벽 표면적의 50%는 애퍼처이다.

상단 애퍼처를 갖는 종래 기술의 보강 부품(1)의 상대 강성도는 S1로 표시된 바와 같이 100%로 설정된다.

명백히 알 수 있는 바와 같이, 사실상 모든 부하 조건에 대해, 본 발명의 주제에 따른 빔에 대한 상대 강성도 S3 및 S6은 S1로 표시된 종래 기술의 빔의 상대 강성도보다 눈에 띄게 더 높으며, 측면 애퍼처를 갖는 구성(S6으로 표시됨)은 모든 부하 조건에 대해 최상의 성능을 나타낸다.

또한, 구조벽(3)은 선택적으로 제2 측면 영역(7)에서 완전히 온전하게 유지될 수 있고(예를 들어, 애퍼처 또는 유사한 특징부가 없음), 그렇지 않으면 성능은 (상대 강성도 S2 및 S5로 나타낸 바와 같이) 종래 기술의 빔보다 더 불량할 수 있음을 알 수 있다. 단지 특정 부하 조건에 있어서 부분적인 애퍼처, 또는 구조벽 표면적의 50%가 제거된 적어도 부분적인 애퍼처가 바람직하다(예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같은 "비틀림 없음" 부하 조건에 있어서). 선택적으로, 구조벽 표면적의 50% 미만, 예를 들어 구조벽 표면적의 5 내지 50%, 5 내지 40%, 5 내지 30%, 5 내지 20% 또는 5 내지 10%가 애퍼처이다. 그러나, 위에서 논의된 시뮬레이션에 따라, 본 발명자는 강성도의 손실이, 제거된 표면적에 대해 선형적으로 스케일링하지 않는 부분적인 애퍼처를 갖는 것에 기인한다고 생각한다.

Claims

차량 구성요소(2)를 보강하기 위한 보강 부품(1)으로서, 상기 보강 부품의 종축(X)을 따라 연장되는 구조벽(3)을 포함하고, 상기 구조벽은 상기 보강 부품의 구조적 강도를 지지하기 위해 리브형태 구조(5)의 벽(4)을 적어도 부분적으로 에워싸고, 상기 보강 부품은, 단면을 보았을 때, 제1 하중 부분이 통과하는 것을 가능하게 하도록 구성된 제1 측면 영역(6), 및 제2 하중 부분이 통과하는 것을 가능하게 하도록 구성된 제2 측면 영역(7)을 갖고, 상기 제1 하중 부분은 상기 단면에서 발생하는 가장 큰 하중 부분을 나타내며, 상기 리브형태 구조는 적어도 상기 제1 측면 영역 및 상기 제2 측면 영역에 제공되고, 상기 제2 측면 영역에서, 상기 종축을 따라 보았을 때, 상기 리브형태 구조의 벽에는 컷아웃(cut-out)(8)이 제공되고, 상기 제2 측면 영역에서의 상기 구조벽은 연속적으로 형상화된 컷아웃(10)이 케이블류(cabling)(11)를 라우팅하기 위해 상기 구조벽에 형성되는 방식으로, 상기 컷아웃의 윤곽(9)을 적어도 부분적으로 커버하도록 형상화되는 반면, 상기 제1 측면 영역에서의 상기 리브형태 구조의 벽에는 상기 제1 측면 영역에서의 상기 리브형태 구조를 온전하게 유지하기 위해 컷아웃이 없는 것을 특징으로 하는, 보강 부품(1).
제1항에 있어서, 상기 제2 하중 부분은 상기 단면에서 발생하는 가장 작은 하중 부분을 나타내는, 보강 부품(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 단면을 보았을 때, 상기 구조벽(3)은 개방된 측면(12)을 갖고, 상기 제1 측면 영역은 상기 개방된 측면을 포함하고, 상기 개방된 측면에서 상기 리브형태 구조(5)의 벽(4)에는 컷아웃이 없는, 보강 부품(1).
제3항에 있어서, 상기 구조벽(3)은 베이스 벽(13), 및 상기 베이스 벽에 연결된 측벽(14)을 포함하고, 상기 베이스 벽 및 상기 측벽은 상기 리브형태 구조(5)를 에워싸고, 상기 제2 측면 영역(7)은 상기 베이스 벽 및/또는 상기 측벽 중 적어도 하나에 위치하는, 보강 부품(1).
제4항에 있어서, 상기 구조벽(3)은, 베이스(15), 및 상기 베이스에 연결되는 레그(16)를 포함하는 U-형상을 갖고, 상기 레그는 상기 구조벽의 측벽(14)을 형성하고, 상기 베이스는 상기 구조벽의 베이스 벽(13)을 형성하는, 보강 부품(1).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 측면 영역(6)에서의 상기 리브형태 구조(5)의 벽(4)은 상기 제2 측면 영역(7)에서의 상기 리브형태 구조의 벽보다 큰 두께를 갖는, 보강 부품(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리브형태 구조(5)는 교차-리브형태 구조(17)를 포함하고, 상기 교차-리브형태 구조(17)의 벽(4)은 서로에 대해 비스듬히, 예를 들어 0°보다 크게 최대 90°, 바람직하게는 20° 내지 70°, 보다 바람직하게는 30 내지 60°의 각도로 배열되는, 보강 부품(1).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컷아웃(8)은 부분적으로 원형, 난형 또는 타원형 형상을 갖는, 보강 부품(1).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종축(X)을 따라 보았을 때, 상기 컷아웃(8)의 폭(W)은 10 내지 30 mm, 바람직하게는 15 내지 25 mm, 보다 바람직하게는 20 mm이고/이거나, 상기 컷아웃의 높이(H)는 10 내지 20 mm, 바람직하게는 15 mm인, 보강 부품(1).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조벽(3)은 1 내지 6 mm, 예를 들어 2 내지 4 mm, 바람직하게는 3 mm의 두께를 갖는, 보강 부품(1).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연속적으로 형상화된 컷아웃(10)에 배열된 케이블류(11)를 포함하는, 보강 부품(1).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 보강 부품(1)을 포함하는 차량 구성요소(2).
제12항에 있어서, 상기 차량 구성요소는 테일게이트(19), 프론트 엔드 모듈 또는 도어 모듈인, 차량 구성요소(2).
제12항 또는 제13항에 따른 차량 구성요소(2)를 포함하는 차량(18).